JP2016061460A - 熱交換器及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工数を減らせる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供すること。【解決手段】コア部１０は、複数のチューブ１２と、チューブ１２よりも積層方向外側に一列に並んで設けられる第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６と、チューブ１２と第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６との間に設けられるフィン１３と、チューブ１２の両開口端部１２Ａが接続される第１プレート２１及び第２プレート２２と、がろう付けによって接合することで形成され、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６が互いに分割された状態で第１プレート２１及び第２プレート２２にそれぞれ接合される。【選択図】図１

Description

本発明は、積層されるチューブ及びフィンの積層方向外側にレインフォースが設けられる熱交換器及び熱交換器の製造方法に関する。

特許文献１には、内部を媒体が流れる複数のチューブと、チューブと交互に積層される複数のフィンと、フィンよりも積層方向外側に設けられる対のサイドプレート（レインフォース）と、チューブの両開口端部がそれぞれ接続される対のコアプレートと、を備える熱交換器のコア部構造が開示されている。

上記熱交換器の製造時に、コア部はチューブ、フィン、及びサイドプレートが積層されたものが対のコアプレートの間に介装された状態でろう付けにより接合される。ろう付けが行われた後に、サイドプレートの長手方向の中程が工具を用いて切断され、２つの部材に分割される。

上記熱交換器の作動時に、サイドプレートの分割された２つの部材間の距離が変化することにより、チューブとサイドプレートとの熱膨張差が吸収され、コアプレートに対するサイドプレートの接合部に生じる熱歪みが小さく抑えられる。

特開２００８−２００８５号公報

しかしながら、このような従来の熱交換器にあっては、コア部のろう付けが行われた後に、サイドプレートを工具を用いて切断する工程が行われるため、製造工数が増えるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、製造工数を減らせる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、コア部を流れる媒体の熱交換が行われる熱交換器であって、コア部は、内部を媒体が流れる複数のチューブと、チューブよりも積層方向外側に一列に並んで設けられる第１レインフォース及び第２レインフォースと、チューブと第１レインフォース及び第２レインフォースとの間に設けられるフィンと、チューブの両開口端部が接続される第１プレート及び第２プレートと、がろう付けによって接合することで形成され、第１レインフォース及び第２レインフォースが互いに分割された状態で第１プレート及び第２プレートにそれぞれ接合されることを特徴とする熱交換器が提供される。

上記態様によれば、コア部のろう付けが行われた状態で、第１レインフォースと第２レインフォースとは、互いに分割されている。このため、従来の熱交換器のようにコア部のろう付けが行われた後にレインフォースを工具を用いて切断する工程が行われず、製造工数を減らせる。

本発明の実施形態に係るコア部の組み立て状態を示す斜視図である。 組み立て工程におけるコア部及び治具を示す斜視図である。 ろう付け工程後におけるコア部及び治具を示す斜視図である。 コア部及び治具の一部を示す平面図である。 図４のＶ部を拡大した平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る熱交換器１のコア部１０を示す斜視図である。熱交換器１は、車両に搭載されるラジエータに適用される。

熱交換器１は、中央部に設けられるコア部１０と、コア部１０の両端に設けられる対のタンク（図示省略）と、を備える。熱交換器１では、ポンプ（図示省略）から送られる媒体（冷却液）が、一方のタンクに流入し、コア部１０を循環した後に、他方のタンクから流出する。熱交換器１は、車両走行風またはファン（図示省略）によって送られる強制風がコア部１０を通過するように配置される。熱交換器１は、コア部１０を循環する媒体と、コア部１０を通過する大気との間で熱交換が行われ、媒体の熱が大気に放出されるようになっている。

コア部１０は、タンクが設けられる第１プレート２１及び第２プレート２２と、タンク間を流れる媒体が通過する複数のチューブ１２と、チューブ１２と交互に並ぶように積層される複数のフィン１３と、フィン１３より積層方向外側に設けられる対の第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６と、を備える。これらの各部材１２、１３、１５、１６、２１、２２は、アルミ材や銅材などの熱伝導率が高い金属によって形成され、ろう付けによって互いに接合される。

各タンクは、第１プレート２１、第２プレート２２に結合されるタンク本体（図示省略）を備える。各タンクの内部には、媒体を各チューブ１２に導く分配流路、集合流路が形成される。

チューブ１２は、第１プレート２１及び第２プレート２２に直交するように配置される。チューブ１２は、長円形の断面形状を有する扁平な管である。チューブ１２は、その両開口端部１２Ａが第１プレート２１及び第２プレート２２の開口部に挿入されてタンクに接続される。チューブ１２の内部には、熱交換流路が形成される。熱交換流路には、各タンク内の分配流路及び集合流路を通じて媒体が導かれる。

コルゲート状のフィン１３は、積層される２つのチューブ１２の間に介装されるものと、積層方向外側に設けられるチューブ１２と第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６との間に介装されるものと、がある。なお、図１〜図４において、フィン１３は一部のみを記載している。

コア部１０に導かれる大気は、フィン１３とチューブ１２の間を通って流れるとともに、フィン１３と第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６の間を通って流れる。熱交換器１では、チューブ１２の内部を流れる媒体の熱が、フィン１３、第１レインフォース１５、及び第２レインフォース１６を通じて大気に放出される。

平板状の第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６は、互いに同一形状を有している。第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６は、互いに一列に並んで同一平面上に延び、第１プレート２１及び第２プレート２２に直交するように配置される。第１レインフォース１５の端部１５Ａは、第１プレート２１の開口部に挿入される。第２レインフォース１６の端部１６Ａは、第２プレート２２の開口部に挿入される。

なお、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６は、平板状に限らず、他の断面形状を有する梁状に形成してもよい。

熱交換器１の製造時には、コア部１０の各部材１２、１３、１５、１６、２１、２２を組み立てる組み立て工程と、組み立てられたコア部１０の各部材１２、１３、１５、１６、２１、２２をろう付けにより接合するろう付け工程と、が行われる。

図２は、組み立て工程におけるコア部１０を示す。組み立て工程では、組み立てられたコア部１０を支持する対の治具３０及び治具４０が用いられる。

治具３０は、Ｌ字形の断面形状を有するブロック状に形成される。治具３０は、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６の外側面１５Ｃ、１６Ｃ（図１参照）を当接させる当接面３１と、当接面３１から突出して第１レインフォース１５の基端１５Ｂ及び第２レインフォース１６の基端１６Ｂの間に差し込まれる仕切部３２と、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６の下端を当接させる段部３３と、その上面に開口する対の孔３４と、を有する。

治具４０は、２本の治具３０にわたって延びる梁状に形成される。治具４０は、その下面から突出する２本のピン４１を有する。

図３に示すように、各治具４０の各ピン４１が各治具３０の各孔３４に挿入されることにより、各治具３０が所定の距離をもって平行に配置される。これにより、各治具３０が互いに対向する各第１レインフォース１５及び各第２レインフォース１６の間にフィン１３及びチューブ１２の積層体を挟むように支持し、コア部１０の組み立て状態が維持されるようになっている。

以下、コア部１０を製造する手順について説明する。

まず、組み立て工程では、各フィン１３と各チューブ１２とを交互に並べて積層した積層体を形成する。

次に、各治具３０に第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６をセットする。

次に、各治具３０にセットされた各第１レインフォース１５及び各第２レインフォース１６の間に上記フィン１３とチューブ１２の積層体を挟むようにして支持し、各治具３０を互いに引き寄せるように押圧する。

次に、上記積層体に第１プレート２１、第２プレート２２を組み付ける。このときに、チューブ１２の端部１２Ａ、第１レインフォース１５の端部１５Ａ、及び第２レインフォース１６の端部１６Ａをそれぞれ第１プレート２１、第２プレート２２の開口部を挿入する。

次に、各治具４０の各ピン４１を各治具３０の各孔３４に挿入する。こうして、治具３０及び治具４０を介してコア部１０が組み立てられる。組み立て工程では、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６が治具３０に支持されることで一体化しているため、コア部１０を構成する各部材１２、１３、１５、１６、２１、２２の位置精度が確保される。

こうして組み立て工程が行われた後に、ろう付け工程が行われる。ろう付け工程では、図３に示すように治具３０及び治具４０を介して組み立てられたコア部１０を加熱炉（図示省略）に搬送して加熱処理をする。これにより、コア部１０の各部材１２、１３、１５、１６、２１、２２が溶融するろう材を介して接合される。

図４、図５は、ろう付け工程においてろう付けが行われた状態を示す平面図である。治具３０の仕切部３２が第１レインフォース１５の基端１５Ｂと第２レインフォース１６の基端１６Ｂの間に差し込まれている。

次に、ろう付けが行われたコア部１０を加熱炉から搬出し、コア部１０から治具３０、治具４０を取り外す。このときに、治具３０が第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６から取り外されると、仕切部３２が差し込まれていた第１レインフォース１５の基端１５Ｂと第２レインフォース１６の基端１６Ｂの間に間隙１７が形成される。

こうして、組み立て工程及びろう付け工程が行われることによって、コア部１０が形成される。そして、コア部１０の第１プレート２１及び第２プレート２２にタンク本体が組み付けられることによって熱交換器１が製造される。

こうして、製造された熱交換器１は、車両のエンジンを冷却する媒体（冷却液）が循環する回路（図示省略）に介装される。

エンジンの運転時に、熱交換器１では、エンジン本体から流出する高温の媒体がコア部１０のチューブ１２内を流れ、媒体の熱がチューブ１２、フィン１３、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６を介して大気に放出される。

熱交換器１では、媒体の熱が直接伝えられるチューブ１２と、媒体の熱がチューブ１２及びフィン１３を介して伝えられる第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６と、の間で温度差が生じ、両者の熱膨張差が生じる。このときに、間隙１７が拡縮することにより、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６とチューブ１２との熱膨張差が吸収される。これにより、第１プレート２１及び第２プレート２２に対する第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６の接合部などに生じる熱歪みが小さく抑えられ、コア部１０が損傷することが防止される。

次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態によれば、コア部１０を流れる媒体の熱交換が行われる熱交換器１であって、コア部１０は、内部を媒体が流れる複数のチューブ１２と、チューブ１２と交互に積層される複数のフィン１３と、フィン１３よりも積層方向外側に一列に並んで設けられる第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６と、チューブ１２の両開口端部１２Ａが接続される第１プレート２１及び第２プレート２２と、がろう付けによって接合することで形成され、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６が互いに分割された状態で第１プレート２１及び第２プレート２２にそれぞれ接合される熱交換器１が提供される。

上記構成に基づき、コア部１０のろう付けが行われた状態で、第１レインフォース１５と第２レインフォース１６とは互いに分割されている。このため、従来の熱交換器のように、コア部のろう付けが行われた後に、レインフォースを工具を用いて切断する工程を行う必要がなく、製造工数を減らして製品のコストダウンが図れる。また、従来の熱交換器のようにレインフォースを切断する時に切粉が生じることがないため、切粉を除去する作業が省けるとともに、製品の品質向上が図れる。

また、本実施形態によれば、治具３０、４０によって支持される第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６を介してコア部１０を組み立てる組み立て工程と、治具３０、４０によって第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６が支持される状態でコア部１０のろう付けを行うろう付け工程と、を備える熱交換器１の製造方法が提供される。

上記構成に基づき、コア部１０は、組み立て時に、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６が治具３０、４０によって支持されているため、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６が所定位置に配置されることによって、フィン１３、チューブ１２、第１プレート２１、及び第２プレート２２の組み立て位置精度が確保される。

また、本実施形態によれば、治具３０は、一列に並ぶ第１レインフォース１５と第２レインフォース１６との間に差し込まれる仕切部３２を有する熱交換器１の製造方法が提供される。

上記構成に基づき、コア部１０のろう付けが行われた後に、治具３０の仕切部３２が第１レインフォース１５と第２レインフォース１６との間から抜き取られることにより、第１レインフォース１５と第２レインフォース１６との間に間隙１７が形成される。このため、第１レインフォース１５と第２レインフォース１６とが互いに固着することが防止される。熱交換器１の作動時に、間隙１７が拡縮することにより、第１レインフォース１５及び第２レインフォース１６とチューブ１２との熱膨張差が吸収され、コア部１０が損傷することが防止される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明は、ラジエータに限らず、車両に搭載されるオイルクーラ、インタクーラ、コンデンサなどの熱交換器にも適用できる。また、車両以外に使用される熱交換器にも適用できる。

１ 熱交換器
１０ コア部
１２ チューブ
１２Ａ 開口端部
１３ フィン
１５ 第１レインフォース
１６ 第２レインフォース
２１ 第１プレート
２２ 第２プレート
３０、４０ 治具
３２ 仕切部

Claims (3)

1. コア部を流れる媒体の熱交換が行われる熱交換器であって、
   前記コア部は、
   内部を媒体が流れる複数のチューブと、
   前記チューブよりも積層方向外側に一列に並んで設けられる第１レインフォース及び第２レインフォースと、
   前記チューブと前記第１レインフォース及び前記第２レインフォースとの間に設けられるフィンと、
   前記チューブの両開口端部が接続される第１プレート及び第２プレートと、がろう付けによって接合することで形成され、
   前記第１レインフォース及び前記第２レインフォースが互いに分割された状態で前記第１プレート及び前記第２プレートにそれぞれ接合されることを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器を製造する熱交換器の製造方法であって、
   治具によって支持される前記第１レインフォース及び前記第２レインフォースを介して前記コア部を組み立てる組み立て工程と、
   前記治具によって前記第１レインフォース及び前記第２レインフォースが支持される状態で前記コア部のろう付けを行うろう付け工程と、を備えることを特徴とする熱交換器の製造方法。
3. 請求項２に記載の熱交換器を製造する熱交換器の製造方法であって、
   前記治具は、一列に並ぶ前記第１レインフォースと前記第２レインフォースとの間に差し込まれる仕切部を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。

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